不同贮存及处理方法对人骨拉力螺钉生物力学性能的影响
作者：石瑾 欧阳钧 傅群武 赵卫东 王兴海 原林
单位：石瑾(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)；欧阳钧(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)；傅群武(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)；赵卫东(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)；王兴海(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)；原林(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)
关键词：皮质骨；拉力螺钉；生物力学
中国临床解剖学杂志000331 【摘 要】 目的：研究不同贮存及处理方法对人骨拉力螺钉(Lag-screw of Human Bone,LHB)的剪切和扭转力学性能的影响。方法：取新鲜青壮年尸体股骨干15根，制成56枚直径为5 mm的LHB，随机等分成7组。在生物材料测试系统上分别对LHB的光杆部及螺纹部行剪切强度测试和扭转破坏测试。结果：光杆部D组与A、B、E、F、G组，螺纹部A、B组分别与C～G组、D组与E组间剪切强度的差异均有显著性意(P<0.05)；E组与A、B、D、F组，G与A、B、D组间的最大扭矩差异有显著性意义(P<0.05)。结论：①低温冷冻对LHB剪切强度及扭转性能影响不大；②深冻LHB螺纹部的剪切强度明显降低；③冻干LHB光杆部的剪切强度升高、螺纹部的剪切强度明显下降，但对其扭转性能影响不大；而重新水合后却使其螺纹部的剪切强度及扭转性能降低更明显；④深冻后脱脂使LHB螺纹部的剪切强度明显降低；⑤深冻后经75%酒精及脱脂处理使LHB螺纹部的剪切强度及扭转性能明显降低。
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Effect of different reserving and processing methods on the biomechanical characters of lag-screw of human bone
Shi Jin,Ouyang Jun,Fu Qunwu,et al.
Department of Anatomy,the First Military Medical University,Guangzhou 510515
Objective:To study the effect of different reserving and processing methods on the characters of shear and torsion of lag-screw of human bone(LHB).Methods:15 diaphyses of fresh adult femurs of 56 LHBs with a diameter of 5 mm were made from and divided into 7 groups randomly.Those LHBs were tested with Material Testing System(MTS) to measure the strength of shear and torsion at the smooth part and the thread part of the LHB.Results:On the strength of shear have significant differences at the smooth part of LHBs between group D and group A,B,E,F,G(P<0.05)，between group A,B and C～G，between group D and E at LHBs(P<0.05).The maximum torsion moment of force have significant differences between group E and group A,B,D,F,between group G and group A,B,D(P<0.05).Conclusions:1.Low temperature frozen had not much influence on the strength of shear and torsion of LHBs;2.Deep-frozen decreased the strength of shear at the smooth parts significantly;3.Deep-frozen dehydrated rose the strength of shear at the smooth parts of LHBs and decreased the strength of shear at the thread parts significantly,while have not much influence on the strength of torsion.After rehydration the strength of shear and torsion at the thread parts of LHBs decreased more significantly;4.Deep-frozen adding extracted off fat decreased the strength of shear at the thread parts of LHBs significantly;5.Deep-frozen adding fixed by 75% ethanol and extracted off fat decreased the strength of shear and thread at the thread part of LHBs significantly.
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Key words Cortical-bone Lag-screw Biomechanics
同种骨移植物常用的贮存及处理方法有冷冻、冻干、冻干后重新水合、脱脂、脱矿质、脱蛋白、酒精浸泡等。而普遍采用的冷冻方法有：低温冷冻(-20℃)、深低温冷冻(即深冻，-70℃～-80℃)和超低温冷冻(-196℃，液氮)；针对用作结构性移植物的人骨拉力螺钉(LHB)而言，因脱矿质使其强度降低、脱蛋白使其脆性增加，故均不宜采用。自1996年我所自行研制开发的LHB应用于临床以来，取得了满意的疗效[1]，为了解不同贮存及处理方法对LHB生物性能的影响，我们对相同直径LHB的不同部位进行了剪切及扭转测试。
1 材料和方法
1.1 LHB的制备及分组
截取新鲜青壮年尸体的股骨中段15根，剔除软组织后，流水冲洗骨髓腔，将骨干加工成直径为5 mm、光杆部及螺纹部长分别为20～25 mm、螺芯为3 mm、螺纹间距为2 mm的LHB。取56枚加工好的LHB，随机平均分成7组，处理及分组如下：新鲜(A组)、低温冷冻(B组)、深冻(C组)、深冻+冻干(D组)、深冻+冻干+重新水合(E组)、深冻+75%酒精固定+乙醚脱脂+5%双氧水漂洗(F组)、深冻+乙醚脱脂+5%双氧水漂洗(G组)。将其中的B组置于低温冰箱(-20℃)、C～G组先置入深低温冰箱(-80℃)中冷藏半年以上；将D、E组置入冷冻干燥机(美国Labconco公司)中升华脱水144 h；试验前在常温下再将D组用蒸馏水重新水合24 h；将G组用75%的酒精固定1周，再将F、G组用乙醚脱脂2周、5%双氧水漂洗4 h。
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1.2 方法
1.2.1 测量光杆部直径 实验前，在每枚LHB的光杆部任选一点，用千分尺测量其直径3次，取平均值；D、E组在冻干及E组重新水合后再测同一处的直径3次，取平均值。
1.2.2 剪切实验 在MTS858双轴液压生物材料测试系统(美国MTS公司)上对试件的光杆部及螺纹部两端分别行剪切强度测试，加载速率为5 mm.min-1。
1.2.3 扭转实验 用聚甲基丙烯酸甲酯包埋LHB(杆部及螺纹部各保留5 mm)后置于MTS实验机上进行扭转强度测试，加载速率为5°.min-1。
1.2.4 统计学分析 将取得的数据作单向分类方差分析、再将均数两两比较(Student-Newman-Keuls法)，观察各处理组间的统计学意义。
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2 结果
2.1 冻干及重新水合处理对LHB直径的影响
D、E组LHB的光杆部在冻干前、后的直径分别为(4.98±0.07)mm、(4.84±0.16)mm，冻干后其收缩率为2.81%；E组重新水合后的直径为(4.96±0.09)mm，重新水合后其膨胀率为2.42%；冻干前、后及重新水合前、后试件直径间的差异均有显著性意义(P<0.05)。
2.2 剪切实验结果
各组LHB光杆部和螺纹部的剪切强度如表1所示。光杆部冻干组的剪切强度除与深冻组无显著性意义(P>0.05)外，与其余组间的差异有显著性意义(P<0.05)；螺纹部新鲜组与低温冷冻组的剪切强度除相互间无显著性意义(P>0.05)外，分别与其余组间的差异有显著性意义(P<0.05)，冻干组与重新水合组间的差异亦有显著性意义(P<0.05)。各组LHB的剪切强度相对于新鲜组的变化率见表2。
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表1 不同贮存及处理后LHB不同部位剪切强度 (
±s， N) 部位
A组
B组
C组
D组
E组
F组
G组
光杆部
1075±59
1039±81
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1140±±53
1226±160
1091±78
1047±113
1092±109
螺纹部
612±74
635±96
386±83
484±136
319±74
412±126
, 百拇医药
374±96
注：(1)光杆部：A～D*，B～D*，E～D*，F～D*，G～D*
(2)螺纹部：A～C*，A～D*，A～E*，A～F*，A～G*；D～E*；B～C*，B～D*，B～E*，B～F*，B～G*.表2 各组LHB剪切强度(N)影响的变化率(%) 分组
光杆部
螺纹部
剪切强度
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变化率
剪切强度
变化率
A组
1075
0
612
0
B组
1039
-3.3
635
+3.8
, 百拇医药
C组
1140
+6.0
386
-36.9
D组
1226
+14.0
484
-20.9
E组
1091
+1.5
, 百拇医药
319
-47.9
F组
1047
-2.6
412
-32.7
G组
1092
+1.6
374
-38.9
注：以深冻为基准，“+”表示增加，“-”表示下降。2.3 扭转实验结果
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A～G组扭矩及其相对于新鲜组的变化率如表3所示。冻干后重新水合组及深冻后经酒精、乙醚处理组分别与新鲜组、低温冷冻组及冻干组间的差异均有显著性意义(P<0.05)。
表3 LHB扭转性能及其变化率 分组
扭矩(±s，N.m)
变化率(%)
A组
1.32±0.10
0
B组
1.28±0.22
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-3.03
C组
1.11±0.14
15.91
D组
1.29±0.28
-22.73
E组
0.91±0.10
-31.06
F组
1.16±0.12
-12.12
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G组
1.02±0.11
-22.73
注：(1)E～A*，E～B*，E～D*，E～F*；G～A*，G～B*，G～D*；
(2)变化率以新鲜组为基准，“-”表示下降。
3 讨论
3.2 冻干及复水后LHB直径的变化
本实验所用的LHB在行各种贮存及处理前直径均为5 mm，而行各种处理后直径的变化率不同，这可能对最终的实验结果产生一定的影响。冻干后LHB直径的收缩率为2.8%，复水后其膨胀率为2.4%，重新水合后其直径基本恢复至深冻时的水平。结果提示：冻干LHB植入初期与宿主骨床结合更趋紧密，可能有利于提高其固定效果。
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3.3 冷冻对LHB机械性能的影响
Frankel最早研究冷冻骨力学效能的影响，认为-25℃下贮存数周对骨的抗弯强度无影响。Komender发现深冻骨(-78℃)的耐受压应力及弯曲应力较新鲜骨均下降了10%，张应力无改变。Pelker对-20℃、-70℃和-196℃三种温度下的贮骨进行测试，发现长骨的抗扭强度和压应力与新鲜骨无明显差异[2]。可见，冷冻对贮存骨力学特性的影响很小。本实验的结果与之基本相符，低温冷冻LHB的剪切强度及其扭转强度、深冻LHB光杆部的剪切强度及其扭转强度与新鲜组相比无明显差异；但深冻LHB螺纹部的剪切强度及其扭转强度与新鲜组相比却有明显差异(分别下降约37%和16%)，这可能与加工方式对其影响有关。
3.4 冻干及重新水合对LHB机械性能的影响
冻干因脱水及显微骨折，导致贮存骨脆性增加[3]，明显减弱其抗扭和抗弯强度(分别下降55%～90%和39%)，对抗压和抗张强度几无损害[2，4]。对于使用冻干骨之前是否需要水合存在较多分歧：Wolfinbarger发现冻干骨重新水合后抗压强度增加[5]；胡蕴玉[6]、李元[7]等也主张冻干骨使用前应先行水化以恢复其生物学性能。但Conrad[8]等采用解剖配对方法对人松质骨行冻干、重新水合(24h)处理后得出的结论正好相反：其压缩强度及刚度分别下降89%、33%，重新水合反而降低骨的强度和刚度；Jerosch[9]等发现冻干骨重新水合后抗弯和抗扭强度较新鲜骨分别下降45%～100%、61%，而抗压强度无明显改变或增加20%。本实验的结果表明：与新鲜组相比，冻干使其剪切强度有一定的增加(14%)、螺纹部却明显降低(21%)，对扭转性能影响不大；与深冻组相比，冻干使光杆部及螺纹部的剪切强度、扭转强度均有所上升(分别为8%、25%、16%)。重新水合后，与新鲜组相比，其螺纹部的剪切强度及扭转强度下降更明显(分别为48%及31%)，对光杆部的剪切强度几天影响；与深冻组相比，光杆部及螺纹部的剪切强度、扭转强度均有不同程度的下降(分别为4%、17%、18%)；与冻干组相比，下降幅度更大(分别为11%、34%、30%)。这提示我们：冻干LHB在使用前无需重新水合，因为它反而会降低了LHB的强度；植入后其力学性能可能会进一步受到损害。鉴于冻干骨具有可常温保存、便于运输、抗原性更低及保存时间更长等优点，而水合后与深冻骨相比其强度虽有一定程度的下降，但无统计学意义，故冻干处理不失为一种较理想的方法。
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3.5 脱脂和酒精固定对LHB机械性能的影响
脱脂和酒精固定对骨机械性能的影响尚未见报道。通过本实验发现：深冻后脱脂使LHB螺纹部的剪切强度明显下降(33%)，对其光杆部的剪切强度及扭转强度影响较小；深冻后脱脂及酒精固定使LHB螺纹部的剪切强度明显下降(39%)，对其扭转强度有一定的影响(下降23%)，对光杆部的剪切强度几无影响。因脱脂能降低移植骨的免疫原性，且对LHB机械性能影响不大，故对LHB进行脱脂处理是必要的。由于酒精处理对LHB机械性能影响较大，操作时因脆性大而较易折断，且酒精贮骨的生物相容性问题尚存在争议[7，10]，故我们不主张用酒精处理。又因车床加工时可能对LHB表面形成污染，故考虑用2%～5%的H2O2短时间漂洗，以除去LHB表面的污垢等，且对LHB有漂白作用。我们认为：H2O2对LHB诱导成骨作用的损害[11，12]可忽略不计，因为骨中BMP的含量甚微，1 kg新鲜骨中含量为1 mg[12，13]，即使采用李亚非的改良法，1g新鲜骨中也只能得到0.53～0.59 mg的粗制BMP[14]，其中含高纯度BMP不到5%[13]，一枚LHB湿重约1～5 g，而BMP需以毫克的剂量才能有产生新骨，1 mg BMP并不能诱发可见的骨质，而需5～10 mg才能诱导可见的成骨[13]，所以采用低浓度、的H2O2短时间处理LHB是可行的。
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参考文献
1，何飞熊，张 春，石 瑾，等.骨钉和脱钙骨在骨创伤和骨缺损中的应用.中国临床解剖学杂志，1997，16(2)：174
2，Pelker RR，Friedlaender GD,Markham TC.Biomechanical properties of bone allografts.Clin Orthop,1983,174:54
3，Tomford WW,Doppelt SH,Mankin HJ,et al.Bone bank properdures.Clin Orthop,1983,174:15
4，Triantafyllou N,Sotiorpoulous E,Triantafyllou J.The mechanical properties of lyophyrized and irradiated bone graft.Acta Orthop Belg,1975,1:35
, 百拇医药
5，Wolfinbarger LJ,Zhang Y,Adam BL,et al.A comprehensive study of physical parameters,biomechanical properties and statistical correlations of iliac crest bone wedges used in spinal fusion surgery.Spring,1994,19:284
6，胡蕴玉.骨库的建立与管理.中华骨科杂志，1995，15(1)：54
7，李 元，张沪生，杨庆铭，等.骨库的建立及临床应用.中华骨科杂志，1995，15(9)：573
8，Jerosch J,Muchow H,Clahsen H.Stability of human bone cortex following various preservation and sterilization method.Z Orthop Ihre Grenzgeb,1991,129:295
, 百拇医药
9，Conrad E,Erickser DD,Tencer AF,et al.The effects of freeze-drying and rehydration on canaellous bone.Clin Orthop,1992,290:279
10，张光铂，刘成刚，李子荣.酒精储骨在脊椎外科的应用.中华骨科杂志，1994，14(2)：96
11，唐国民，屠开元，张文明.BMP诱导修复骨缺损的研究进展.骨与关节损伤杂志，1989，4(3)：181
12，韩祖斌，李承球，孙贤敏.骨形态发生蛋白与羟基磷灰石.中华骨科杂志，1988，8(4)：300
13，吴祖尧.诱导成骨与骨形态发生蛋白.中华骨科杂志，1988，8(3)：231
14，李亚非，胡蕴玉，李雪冰，等.骨粒粒度与强化搅拌对骨形态发生蛋白提取量和活性的影响.中华骨科杂志，1996，16(2)：118
(收稿：1999-07-04), http://www.100md.com
单位：石瑾(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)；欧阳钧(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)；傅群武(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)；赵卫东(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)；王兴海(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)；原林(510515 广州市 第一军医大学临床解剖学研究所)
关键词：皮质骨；拉力螺钉；生物力学
中国临床解剖学杂志000331 【摘 要】 目的：研究不同贮存及处理方法对人骨拉力螺钉(Lag-screw of Human Bone,LHB)的剪切和扭转力学性能的影响。方法：取新鲜青壮年尸体股骨干15根，制成56枚直径为5 mm的LHB，随机等分成7组。在生物材料测试系统上分别对LHB的光杆部及螺纹部行剪切强度测试和扭转破坏测试。结果：光杆部D组与A、B、E、F、G组，螺纹部A、B组分别与C～G组、D组与E组间剪切强度的差异均有显著性意(P<0.05)；E组与A、B、D、F组，G与A、B、D组间的最大扭矩差异有显著性意义(P<0.05)。结论：①低温冷冻对LHB剪切强度及扭转性能影响不大；②深冻LHB螺纹部的剪切强度明显降低；③冻干LHB光杆部的剪切强度升高、螺纹部的剪切强度明显下降，但对其扭转性能影响不大；而重新水合后却使其螺纹部的剪切强度及扭转性能降低更明显；④深冻后脱脂使LHB螺纹部的剪切强度明显降低；⑤深冻后经75%酒精及脱脂处理使LHB螺纹部的剪切强度及扭转性能明显降低。
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Effect of different reserving and processing methods on the biomechanical characters of lag-screw of human bone
Shi Jin,Ouyang Jun,Fu Qunwu,et al.
Department of Anatomy,the First Military Medical University,Guangzhou 510515
Objective:To study the effect of different reserving and processing methods on the characters of shear and torsion of lag-screw of human bone(LHB).Methods:15 diaphyses of fresh adult femurs of 56 LHBs with a diameter of 5 mm were made from and divided into 7 groups randomly.Those LHBs were tested with Material Testing System(MTS) to measure the strength of shear and torsion at the smooth part and the thread part of the LHB.Results:On the strength of shear have significant differences at the smooth part of LHBs between group D and group A,B,E,F,G(P<0.05)，between group A,B and C～G，between group D and E at LHBs(P<0.05).The maximum torsion moment of force have significant differences between group E and group A,B,D,F,between group G and group A,B,D(P<0.05).Conclusions:1.Low temperature frozen had not much influence on the strength of shear and torsion of LHBs;2.Deep-frozen decreased the strength of shear at the smooth parts significantly;3.Deep-frozen dehydrated rose the strength of shear at the smooth parts of LHBs and decreased the strength of shear at the thread parts significantly,while have not much influence on the strength of torsion.After rehydration the strength of shear and torsion at the thread parts of LHBs decreased more significantly;4.Deep-frozen adding extracted off fat decreased the strength of shear at the thread parts of LHBs significantly;5.Deep-frozen adding fixed by 75% ethanol and extracted off fat decreased the strength of shear and thread at the thread part of LHBs significantly.
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Key words Cortical-bone Lag-screw Biomechanics
同种骨移植物常用的贮存及处理方法有冷冻、冻干、冻干后重新水合、脱脂、脱矿质、脱蛋白、酒精浸泡等。而普遍采用的冷冻方法有：低温冷冻(-20℃)、深低温冷冻(即深冻，-70℃～-80℃)和超低温冷冻(-196℃，液氮)；针对用作结构性移植物的人骨拉力螺钉(LHB)而言，因脱矿质使其强度降低、脱蛋白使其脆性增加，故均不宜采用。自1996年我所自行研制开发的LHB应用于临床以来，取得了满意的疗效[1]，为了解不同贮存及处理方法对LHB生物性能的影响，我们对相同直径LHB的不同部位进行了剪切及扭转测试。
1 材料和方法
1.1 LHB的制备及分组
截取新鲜青壮年尸体的股骨中段15根，剔除软组织后，流水冲洗骨髓腔，将骨干加工成直径为5 mm、光杆部及螺纹部长分别为20～25 mm、螺芯为3 mm、螺纹间距为2 mm的LHB。取56枚加工好的LHB，随机平均分成7组，处理及分组如下：新鲜(A组)、低温冷冻(B组)、深冻(C组)、深冻+冻干(D组)、深冻+冻干+重新水合(E组)、深冻+75%酒精固定+乙醚脱脂+5%双氧水漂洗(F组)、深冻+乙醚脱脂+5%双氧水漂洗(G组)。将其中的B组置于低温冰箱(-20℃)、C～G组先置入深低温冰箱(-80℃)中冷藏半年以上；将D、E组置入冷冻干燥机(美国Labconco公司)中升华脱水144 h；试验前在常温下再将D组用蒸馏水重新水合24 h；将G组用75%的酒精固定1周，再将F、G组用乙醚脱脂2周、5%双氧水漂洗4 h。
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1.2 方法
1.2.1 测量光杆部直径 实验前，在每枚LHB的光杆部任选一点，用千分尺测量其直径3次，取平均值；D、E组在冻干及E组重新水合后再测同一处的直径3次，取平均值。
1.2.2 剪切实验 在MTS858双轴液压生物材料测试系统(美国MTS公司)上对试件的光杆部及螺纹部两端分别行剪切强度测试，加载速率为5 mm.min-1。
1.2.3 扭转实验 用聚甲基丙烯酸甲酯包埋LHB(杆部及螺纹部各保留5 mm)后置于MTS实验机上进行扭转强度测试，加载速率为5°.min-1。
1.2.4 统计学分析 将取得的数据作单向分类方差分析、再将均数两两比较(Student-Newman-Keuls法)，观察各处理组间的统计学意义。
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2 结果
2.1 冻干及重新水合处理对LHB直径的影响
D、E组LHB的光杆部在冻干前、后的直径分别为(4.98±0.07)mm、(4.84±0.16)mm，冻干后其收缩率为2.81%；E组重新水合后的直径为(4.96±0.09)mm，重新水合后其膨胀率为2.42%；冻干前、后及重新水合前、后试件直径间的差异均有显著性意义(P<0.05)。
2.2 剪切实验结果
各组LHB光杆部和螺纹部的剪切强度如表1所示。光杆部冻干组的剪切强度除与深冻组无显著性意义(P>0.05)外，与其余组间的差异有显著性意义(P<0.05)；螺纹部新鲜组与低温冷冻组的剪切强度除相互间无显著性意义(P>0.05)外，分别与其余组间的差异有显著性意义(P<0.05)，冻干组与重新水合组间的差异亦有显著性意义(P<0.05)。各组LHB的剪切强度相对于新鲜组的变化率见表2。
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表1 不同贮存及处理后LHB不同部位剪切强度 (
±s， N) 部位A组
B组
C组
D组
E组
F组
G组
光杆部
1075±59
1039±81
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1140±±53
1226±160
1091±78
1047±113
1092±109
螺纹部
612±74
635±96
386±83
484±136
319±74
412±126
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374±96
注：(1)光杆部：A～D*，B～D*，E～D*，F～D*，G～D*
(2)螺纹部：A～C*，A～D*，A～E*，A～F*，A～G*；D～E*；B～C*，B～D*，B～E*，B～F*，B～G*.表2 各组LHB剪切强度(N)影响的变化率(%) 分组
光杆部
螺纹部
剪切强度
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变化率
剪切强度
变化率
A组
1075
0
612
0
B组
1039
-3.3
635
+3.8
, 百拇医药
C组
1140
+6.0
386
-36.9
D组
1226
+14.0
484
-20.9
E组
1091
+1.5
, 百拇医药
319
-47.9
F组
1047
-2.6
412
-32.7
G组
1092
+1.6
374
-38.9
注：以深冻为基准，“+”表示增加，“-”表示下降。2.3 扭转实验结果
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A～G组扭矩及其相对于新鲜组的变化率如表3所示。冻干后重新水合组及深冻后经酒精、乙醚处理组分别与新鲜组、低温冷冻组及冻干组间的差异均有显著性意义(P<0.05)。
表3 LHB扭转性能及其变化率 分组
扭矩(
±s，N.m)变化率(%)
A组
1.32±0.10
0
B组
1.28±0.22
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-3.03
C组
1.11±0.14
15.91
D组
1.29±0.28
-22.73
E组
0.91±0.10
-31.06
F组
1.16±0.12
-12.12
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G组
1.02±0.11
-22.73
注：(1)E～A*，E～B*，E～D*，E～F*；G～A*，G～B*，G～D*；
(2)变化率以新鲜组为基准，“-”表示下降。
3 讨论
3.2 冻干及复水后LHB直径的变化
本实验所用的LHB在行各种贮存及处理前直径均为5 mm，而行各种处理后直径的变化率不同，这可能对最终的实验结果产生一定的影响。冻干后LHB直径的收缩率为2.8%，复水后其膨胀率为2.4%，重新水合后其直径基本恢复至深冻时的水平。结果提示：冻干LHB植入初期与宿主骨床结合更趋紧密，可能有利于提高其固定效果。
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3.3 冷冻对LHB机械性能的影响
Frankel最早研究冷冻骨力学效能的影响，认为-25℃下贮存数周对骨的抗弯强度无影响。Komender发现深冻骨(-78℃)的耐受压应力及弯曲应力较新鲜骨均下降了10%，张应力无改变。Pelker对-20℃、-70℃和-196℃三种温度下的贮骨进行测试，发现长骨的抗扭强度和压应力与新鲜骨无明显差异[2]。可见，冷冻对贮存骨力学特性的影响很小。本实验的结果与之基本相符，低温冷冻LHB的剪切强度及其扭转强度、深冻LHB光杆部的剪切强度及其扭转强度与新鲜组相比无明显差异；但深冻LHB螺纹部的剪切强度及其扭转强度与新鲜组相比却有明显差异(分别下降约37%和16%)，这可能与加工方式对其影响有关。
3.4 冻干及重新水合对LHB机械性能的影响
冻干因脱水及显微骨折，导致贮存骨脆性增加[3]，明显减弱其抗扭和抗弯强度(分别下降55%～90%和39%)，对抗压和抗张强度几无损害[2，4]。对于使用冻干骨之前是否需要水合存在较多分歧：Wolfinbarger发现冻干骨重新水合后抗压强度增加[5]；胡蕴玉[6]、李元[7]等也主张冻干骨使用前应先行水化以恢复其生物学性能。但Conrad[8]等采用解剖配对方法对人松质骨行冻干、重新水合(24h)处理后得出的结论正好相反：其压缩强度及刚度分别下降89%、33%，重新水合反而降低骨的强度和刚度；Jerosch[9]等发现冻干骨重新水合后抗弯和抗扭强度较新鲜骨分别下降45%～100%、61%，而抗压强度无明显改变或增加20%。本实验的结果表明：与新鲜组相比，冻干使其剪切强度有一定的增加(14%)、螺纹部却明显降低(21%)，对扭转性能影响不大；与深冻组相比，冻干使光杆部及螺纹部的剪切强度、扭转强度均有所上升(分别为8%、25%、16%)。重新水合后，与新鲜组相比，其螺纹部的剪切强度及扭转强度下降更明显(分别为48%及31%)，对光杆部的剪切强度几天影响；与深冻组相比，光杆部及螺纹部的剪切强度、扭转强度均有不同程度的下降(分别为4%、17%、18%)；与冻干组相比，下降幅度更大(分别为11%、34%、30%)。这提示我们：冻干LHB在使用前无需重新水合，因为它反而会降低了LHB的强度；植入后其力学性能可能会进一步受到损害。鉴于冻干骨具有可常温保存、便于运输、抗原性更低及保存时间更长等优点，而水合后与深冻骨相比其强度虽有一定程度的下降，但无统计学意义，故冻干处理不失为一种较理想的方法。
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3.5 脱脂和酒精固定对LHB机械性能的影响
脱脂和酒精固定对骨机械性能的影响尚未见报道。通过本实验发现：深冻后脱脂使LHB螺纹部的剪切强度明显下降(33%)，对其光杆部的剪切强度及扭转强度影响较小；深冻后脱脂及酒精固定使LHB螺纹部的剪切强度明显下降(39%)，对其扭转强度有一定的影响(下降23%)，对光杆部的剪切强度几无影响。因脱脂能降低移植骨的免疫原性，且对LHB机械性能影响不大，故对LHB进行脱脂处理是必要的。由于酒精处理对LHB机械性能影响较大，操作时因脆性大而较易折断，且酒精贮骨的生物相容性问题尚存在争议[7，10]，故我们不主张用酒精处理。又因车床加工时可能对LHB表面形成污染，故考虑用2%～5%的H2O2短时间漂洗，以除去LHB表面的污垢等，且对LHB有漂白作用。我们认为：H2O2对LHB诱导成骨作用的损害[11，12]可忽略不计，因为骨中BMP的含量甚微，1 kg新鲜骨中含量为1 mg[12，13]，即使采用李亚非的改良法，1g新鲜骨中也只能得到0.53～0.59 mg的粗制BMP[14]，其中含高纯度BMP不到5%[13]，一枚LHB湿重约1～5 g，而BMP需以毫克的剂量才能有产生新骨，1 mg BMP并不能诱发可见的骨质，而需5～10 mg才能诱导可见的成骨[13]，所以采用低浓度、的H2O2短时间处理LHB是可行的。
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参考文献
1，何飞熊，张 春，石 瑾，等.骨钉和脱钙骨在骨创伤和骨缺损中的应用.中国临床解剖学杂志，1997，16(2)：174
2，Pelker RR，Friedlaender GD,Markham TC.Biomechanical properties of bone allografts.Clin Orthop,1983,174:54
3，Tomford WW,Doppelt SH,Mankin HJ,et al.Bone bank properdures.Clin Orthop,1983,174:15
4，Triantafyllou N,Sotiorpoulous E,Triantafyllou J.The mechanical properties of lyophyrized and irradiated bone graft.Acta Orthop Belg,1975,1:35
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5，Wolfinbarger LJ,Zhang Y,Adam BL,et al.A comprehensive study of physical parameters,biomechanical properties and statistical correlations of iliac crest bone wedges used in spinal fusion surgery.Spring,1994,19:284
6，胡蕴玉.骨库的建立与管理.中华骨科杂志，1995，15(1)：54
7，李 元，张沪生，杨庆铭，等.骨库的建立及临床应用.中华骨科杂志，1995，15(9)：573
8，Jerosch J,Muchow H,Clahsen H.Stability of human bone cortex following various preservation and sterilization method.Z Orthop Ihre Grenzgeb,1991,129:295
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9，Conrad E,Erickser DD,Tencer AF,et al.The effects of freeze-drying and rehydration on canaellous bone.Clin Orthop,1992,290:279
10，张光铂，刘成刚，李子荣.酒精储骨在脊椎外科的应用.中华骨科杂志，1994，14(2)：96
11，唐国民，屠开元，张文明.BMP诱导修复骨缺损的研究进展.骨与关节损伤杂志，1989，4(3)：181
12，韩祖斌，李承球，孙贤敏.骨形态发生蛋白与羟基磷灰石.中华骨科杂志，1988，8(4)：300
13，吴祖尧.诱导成骨与骨形态发生蛋白.中华骨科杂志，1988，8(3)：231
14，李亚非，胡蕴玉，李雪冰，等.骨粒粒度与强化搅拌对骨形态发生蛋白提取量和活性的影响.中华骨科杂志，1996，16(2)：118
(收稿：1999-07-04), http://www.100md.com